JP2010266562A - 反射スクリーン - Google Patents

Abstract

【課題】反射スクリーンに光の反射を利用してユーザーに必要な情報を提供する。
【解決手段】スクリーン基板１０の観察面１００ａの法線ＮＬに対して垂直方向にずれた方向から観察面１００ａに向けて斜めに投射された投影光Ｌｐを、観察面１００ａ側に反射する反射スクリーン１００において、スクリーン基板１０の垂直方向および水平方向に複数の凹部１１が形成され、凹部１１の内壁面に形成された観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から投射された投影光を観察面の法線方向に反射する第１反射部１２と、スクリーン基板１０において一部の凹部１１の内壁面に、観察面１００ａの法線方向から投射された投影光を投射された側に反射する第２反射部１３と、を備え、第２反射部１３が規則に従いスクリーン基板１０の凹部１１に配置されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、投影光を入射させて用いる反射スクリーンに関する。

プロジェクターなどから出射される投影光を受け、その投影光を反射させて拡大画像を映し出す反射スクリーンが知られている。その中で、近接型プロジェクター用の反射スクリーンとして、スクリーン基板の観察面に複数の凹部を形成し、凹部の単位形状部において投影光が入射される一部の内壁面に反射面を有する反射スクリーンが知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−１５１９５号公報

近接型プロジェクター用の反射スクリーンでは、反射スクリーンに対して斜め方向から投影光を入射させ、反射スクリーンの前方の観察側に投影光を反射させるように構成されている。
しかしながら、このような反射スクリーンにおいては、拡大された画像を映すのみであり、他の目的での利用は図られていない。発明者らは、この反射スクリーンに光の反射を利用してユーザーに必要な情報を提供することを考えた。

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる反射スクリーンは、スクリーン基板の観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から前記観察面に向けて斜めに投射された投影光を、観察側に反射する反射スクリーンであって、前記スクリーン基板の垂直方向および水平方向に複数の凹部が形成され、前記凹部の内壁面に形成された前記観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から投射された投影光を前記観察面の法線方向に反射する第１反射部と、前記スクリーン基板において一部の前記凹部の内壁面に、前記観察面の法線方向から投射された投影光を投射された側に反射する第２反射部と、を備え、前記第２反射部が規則に従い前記スクリーン基板の前記凹部に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、スクリーン基板に形成された複数の凹部に観察面の斜め方向から投射された投影光を反射する第１反射部と、一部の凹部の表面に観察面の法線方向から投射された投影光反射する第２反射部とを備えている。
第１反射部はスクリーン基板の観察面の斜め方向から投射された投影光を観察面の法線方向に反射し、近接型の反射スクリーンとして機能する。
また、第２反射部は観察面の法線方向から投射された投影光を投射された側に反射する。この、第２反射部を規則に従いスクリーン基板の凹部に配置することで、一つの凹部を一つのドットとした文字、図形、絵柄、模様などを構成すれば、法線方向から投射された投影光を反射させて、それぞれを表示することが可能である。
このようにして、通常用いられる投影光とは別の方向から入射する光を用いて、反射スクリーンに情報を表示することができ、ユーザーに必要な情報を提供することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる反射スクリーンにおいて、前記凹部は球状面を有し、前記第２反射部は前記凹部の中央部に形成され、表面が平面であることが望ましい。

この構成によれば、球状面の凹部の中央部に第２反射部が形成されているため、この第２反射部に観察面の斜め方向から投射された投影光が入射することがなく、近接型プロジェクターを用いたときの反射スクリーン特性を劣化させることはない。また、第２反射部は平面で構成され、観察面の法線方向から投射された投影光を投射された側に反射させることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる反射スクリーンにおいて、前記第２反射部を有する前記凹部を規則に従い配置することで、前記観察面の法線方向から投射された投影光が反射して文字、図形、絵柄、模様が表示されることが望ましい。

この構成によれば、第２反射部を規則に従いスクリーン基板の凹部に配置することで、一つの凹部を一つのドットとした文字、図形、絵柄、模様を構成できる。そして、法線方向から投射された投影光を反射させて、これらの文字、図形、絵柄、模様などを表示する。このようにして、文字、図形、絵柄、模様などを用いてユーザーに必要な情報を提供することができる。

［適用例４］上記適用例にかかる反射スクリーンにおいて、前記第２反射部を有する前記凹部が、前記スクリーン基板の上方側に形成されていることが望ましい。

この構成によれば、第２反射部がスクリーン基板の上方側の部分（投影光が投影される投影源から遠い位置にある部分）に形成されている。スクリーン基板の上方側では、凹部に形成される第１反射部の形成面積が小さく、また、球状面の周縁に配置されるため、凹部の中央部に形成する第２反射部と第１反射部とを分離して形成するのが容易である。

実施形態にかかる反射スクリーンと光源との位置関係を示す断面図。 実施形態における反射スクリーンの正面図。 実施形態における反射スクリーンの垂直方向の概略断面図。 実施形態における反射スクリーンの製造工程を示す工程図。 実施形態における反射スクリーンの製造工程を示す工程図。 実施形態の反射スクリーンにおける光の反射状態を示す説明図。 実施形態の反射スクリーンにおける光の反射状態を示す説明図。 実施形態の反射スクリーンにおける、観察面の法線方向からの投影光を投射した使用状態ついて示す説明図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜変更している。また、以下の説明においては直交座標系を設定して各部材の位置関係について説明する。鉛直面内における所定方向をＸ軸方向、鉛直面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向をＺ軸方向とする。
（実施形態）

図１は本実施形態にかかる反射スクリーンと光源との位置関係を示す断面図である。また、図２は本実施形態における反射スクリーンの正面図である。図３は本実施形態における反射スクリーンの垂直方向の断面を示し、図２の概略断面図である。
図１に示すように、反射スクリーン１００は、反射スクリーン１００の観察面１００ａの中心点Ｃを通る法線ＮＬに対して垂直方向（Ｙ軸方向）にずれた位置に配置されたプロジェクターなどの光源Ｐから、観察面１００ａに向けて斜めに投射された投影光Ｌｐを、反射スクリーン１００の観察側（Ｚ軸正方向側）に反射するものである。反射スクリーン１００は、法線ＮＬがＺ軸と平行に配置されている。

図２および図３に示すように、反射スクリーン１００はスクリーン基板１０の観察面１００ａ側に半球状の凹部１１が複数備えられている。凹部１１は、略同一径の球状面に形成され、直径としては、例えば２０μｍ〜２００μｍ程度に形成されている。
スクリーン基板１０は、例えば、樹脂等の可撓性を有する材料によって形成されている。また、スクリーン基板１０は、例えば、染色等によって全体が黒色の光吸収材によって着色され、可視光を吸収可能に形成されている。

また、スクリーン基板１０における凹部１１の配置は、光源Ｐからの距離が大きくなるに従って、配置ピッチが大きくなるように配置されている。詳細には、凹部１１は、矩形のスクリーン基板１０の長辺に沿う方向（Ｘ方向）、及び短辺に沿う方向（Ｙ方向）に複数配列されており、Ｘ方向のピッチ及びＹ方向のピッチが光源Ｐからの距離が大きくなるに従って、順次大きくなるように形成されている。つまり、凹部１１は光源Ｐからの距離に応じて密度が疎となる分布で配置されている。

そして、図３に示すように、凹部１１の内壁面には観察面１００ａの斜め方向から投射された投影光が投射される部分に第１反射部１２が形成されている。このため、第１反射部１２は凹部１１の内壁面の一部分に形成され、この第１反射部１２は光源Ｐからの距離が大きくなるに従い、形成面積が小さくなっている。つまり、スクリーン基板１０の上方側（光源Ｐから遠ざかった部分）では、スクリーン基板１０の下方側（光源Ｐに近い部分）に比べて、第１反射部１２の形成面積は小さい。
この第１反射部１２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）等の反射性を有する材料によって、スパッタ法または蒸着法により膜厚が１０ｎｍ〜５μｍとなるように成膜されている。

さらに、スクリーン基板１０の上方側および下方側に位置する一部の凹部１１の内壁面には、第２反射部１３が形成されている。第２反射部１３は凹部１１の中央部に形成され、その表面はＸＹ方向に広がる平面である。このため、観察面１００ａの法線方向から第２反射部１３に投射された投影光は、投射された側に反射する。ここで凹部１１の中央部とは、凹部１１の半球状の内壁面が形成するスクリーン基板１０の厚み方向に最も窪んだ付近の部分をいう。
そして、第２反射部１３を規則に従いスクリーン基板の凹部１１に配置して、一つの凹部１１を一つのドットとし、文字、数字、図形、絵柄、模様などを構成している。
なお、本実施形態ではスクリーン基板１０の上方側に位置する部分と、下方側に位置する一部の凹部１１に第２反射部１３が設けられている。特に、図３に示すようにスクリーン基板１０の上方側では、凹部に形成される第１反射部１２の形成面積が小さく、また、球状面の周縁に配置されるため、凹部１１の中央部に形成する第２反射部１３と第１反射部１２とを分離して形成するのが容易である。

また、凹部１１の内壁面には、光源Ｐからの投影光Ｌｐが照射される範囲外に、光吸収面１５が形成されている。光吸収面１５は、スクリーン基板１０の基材を黒色にすること、または凹部１１の内壁面にブラックカーボン粉末などの光吸収性材料を塗布するなどの方法で得られる。

そして、スクリーン基板１０の観察面１００ａ上には、凹部１１を充填するように保護層１８が形成されている。保護層１８は、例えば、樹脂などの可撓性を有する材料で形成されている。
さらに、保護層１８の上で、スクリーン基板１０の観察面１００ａ側の最表面には、反射防止層１９が形成されている。反射防止層１９は、保護層１８と同様な材料で形成され、保護層１８の表面での投影光または外光などの反射を防止するように保護層１８との間で屈折率が調整されている。

次に、上記のような構成の反射スクリーンを製造方法の一例について説明する。
図４、図５は本実施形態の反射スクリーンの製造方法を説明する工程図である。
まず、図４（ａ）に示すように、スクリーン基板１０の観察面１００ａに複数の凹部１１を形成する。凹部１１の形成方法は、公知の技術を用いることができる。例えば、ガラス基板などにエッチングにより凹部を形成し、そのガラス基板を型として、２Ｐ転写法を用いてスクリーン基板を形成できる。また、エンボス加工を施してスクリーン基板を形成してもよい。
次に、スクリーン基板１０全体を、染色などにより黒色に着色する。これにより、スクリーン基板１０を光吸収層として機能させることができる。

続いて、図４（ｂ）に示すように、スクリーン基板１０の凹部１１の内壁面にアルミニウム（Ａｌ）などの反射性に優れた材料を用いて、反射膜２１を形成する。反射膜２１は、蒸着法またはスパッタ法により成膜する。また、反射材料を凹部１１にスプレーして反射膜２１を形成してもよい。

次に、図４（ｃ）に示すように、スクリーン基板１０の観察面１００ａ側にネガ型のレジストを塗布してレジスト膜２２を形成する。そして、スクリーン基板１０の観察面１００ａに対して斜め方向に位置する露光光源２３から光を照射してレジスト膜２２を感光させる。なお、露光光源２３の設置位置は、図１で説明した反射スクリーンに光源から入射する入射角度と同等または小さくなるように設定されている。
このような状態で、レジスト膜２２を露光させることで、凹部１１の投影光が照射される部分に対応した部分のレジスト膜２２が感光する。

次に、図４（ｄ）に示すように、レジスト膜２２を現像して、感光させた部分のレジスト膜２２を残し、それ以外のレジスト膜２２を剥離する。これにより、レジスト膜２２の感光させた部分を除いて反射膜２１が露出する。

続いて、図５（ａ）に示すように、露出した反射膜２１をエッチングにより除去する。これにより、レジスト膜２２を感光させた部分を除き、凹部１１の表面が露出する。
そして、図５（ｂ）に示すように、反射膜２１上に残ったレジスト膜２２を剥離する。これにより、凹部１１の投影光が照射される部分に対応した部分に第１反射部１２が形成される。

次に、図５（ｃ）に示すように、一部の凹部１１の中央部にインクジェット装置２４からアルミニウムを含む金属インク２５を吐出して塗布する。なお、金属インク２５を塗布する凹部１１は予め、文字、図形などを構成する部分に設定されている。その後、金属インク２５を乾燥させて固化することで、第２反射部１３を形成する。この第２反射部１３の表面は平面に形成されている。金属インク２５の固化した表面は、金属インク２５の粘度を調整することで、表面が平面となるように形成することができる。
また、金属インクの代わりに、フレーク状のアルミニウムを含んだ塗料を用いることもできる。

そして、図５（ｄ）に示すように、凹部１１を充填するように保護層１８を形成し、さらに、保護層１８の上に反射防止層１９を形成する。このようにして、本実施形態の反射スクリーン１００を製造することができる。

次に、反射スクリーンの作用について説明する。
図６は本実施形態の反射スクリーンにおける、観察面に対して斜めからの投影光の反射状態を示す説明図である。図７は本実施形態の反射スクリーンにおける、観察面の法線方向からの投影光の反射状態を示す説明図である。図８は本実施形態の反射スクリーンにおける、観察面の法線方向からの投影光を投射した使用状態について示す説明図である。

図１で説明したように、反射スクリーン１００の観察面１００ａの中心点Ｃを通る法線ＮＬに対して垂直方向（Ｙ軸方向）にずれた位置に配置されたプロジェクターなどの光源Ｐから、観察面１００ａに向けて斜めに投影光Ｌｐが投射され、反射スクリーン１００に映像が映しだされる。

このような、観察面１００ａに対して斜めに入射した投影光Ｌｐは、図６に示すように、反射防止層１９に入射する。反射防止層１９に入射した投影光Ｌｐは、反射防止層１９を透過して保護層１８に入射する。このとき、反射防止層１９は保護層１８との間で屈折率が調整されているので、反射防止層１９を透過した投影光Ｌｐが保護層１８の表面での反射が防止される。
保護層１８に入射した投影光Ｌｐは、保護層１８を透過して凹部１１内に形成された第１反射部１２に到達する。第１反射部１２に到達した投影光Ｌｐは、第１反射部１２によって反射スクリーン１００の観察側に反射光Ｌｒが反射される。

一方、反射スクリーン１００の観察面１００ａには、投影光Ｌｐのほかに反射スクリーン１００の上方から外光Ｌｏが入射する。観察面１００ａに入射した外光Ｌｏは、反射防止層１９に入射して、反射防止層１９を透過して保護層１８に入射する。外光Ｌｏは反射防止層１９が形成されているため、保護層１８の表面で観察側に反射することが防止される。
そして、保護層１８の表面に到達した外光Ｌｏは、保護層１８を透過して凹部１１に入射する。凹部１１に入射した外光Ｌｏは、凹部１１の光吸収面１５に到達する。そして、凹部１１の光吸収面１５に到達した外光Ｌｏは光吸収面１５に吸収される。

また、第２反射部１３は凹部１１内の中央部に形成されているため、投影光Ｌｐおよび外光Ｌｏは、凹部１１の縁に遮られ第２反射部１３に入射しない。このため、第２反射部１３による反射光Ｌｒへの干渉はない。
このように、本実施形態の反射スクリーン１００は、観察面１００ａに対して斜めからの投影光Ｌｐが入射した場合には、コントラストの高い映像を映し出すことができる。

次に、本実施形態の反射スクリーン１００において、観察面１００ａの法線方向から投影光が入射した場合の、凹部１１における光の反射について説明する。
図７に示すように、スクリーン基板１０の観察面１００ａの法線方向から入射した投影光Ｌｐａは、反射防止層１９に入射する。反射防止層１９に入射した投影光Ｌｐａは、反射防止層１９を透過して保護層１８に入射する。このとき、反射防止層１９は保護層１８との間で屈折率が調整されているので、反射防止層１９を透過した投影光Ｌｐａが保護層１８の表面での反射が防止される。
保護層１８に入射した投影光Ｌｐａは、保護層１８を透過して凹部１１内に形成された第２反射部１３に到達する。第２反射部１３に到達した投影光Ｌｐａは、第２反射部１３によって反射スクリーン１００の観察側に反射光が反射される。第２反射部１３は平面に形成されているため、入射光とほぼ同じ方向に反射される。

また、反射スクリーン１００の反射防止層１９および保護層１８を透過して凹部１１内に形成された第１反射部１２に到達した投影光Ｌｐａは、第１反射部１２によって反射スクリーン１００の観察面１００ａに対して斜めの方向に反射光Ｌｒａとして反射される。
さらに、反射スクリーン１００の反射防止層１９および保護層１８を透過して凹部１１内の光吸収面１５に入射した投影光Ｌｐａは、光吸収面１５に吸収される。

続いて、上記のような投影光Ｌｐａの反射が行われる反射スクリーン１００の使用状態ついて説明する。
図８（ａ）に示すように、反射スクリーン１００の正面にプロジェクター８２が配置され、投影光Ｌｐａが観察面１００ａの法線方向から入射する状態にある。
反射スクリーン１００は可撓性を有する材料で形成され、台座８０内でロール状に巻き取られ上方に引き出せるように構成されている。

反射スクリーン１００を台座８０から少し引き出した状態において、プロジェクター８２から投影光Ｌｐａを反射スクリーン１００に出射すると、反射スクリーン１００の上方部分に観察面１００ａの法線方向から投影光Ｌｐａが入射する。
反射スクリーン１００の上方側の両側部分には第２反射部形成領域８４ａが設けられている。この領域内に一つの凹部を一つのドットとし、文字、図形、絵柄、模様などを構成できるように凹部に第２反射部が規則に従って配置されている。
投影光Ｌｐａが凹部の第２反射部に入射し、その入射した方向に反射することから、例えば図８（ｂ）に示すように、反射スクリーン１００にドットで構成された文字、数字などが表示される。

また、反射スクリーン１００を台座８０から定位置まで引き出した場合、反射スクリーン１００の下方部分に観察面１００ａの法線方向から投影光Ｌｐａが入射する。
反射スクリーン１００の下方側の両側部分には第２反射部形成領域８４ｂが設けられている。この領域内に一つの凹部を一つのドットとし、文字、図形、絵柄、模様などを構成できるように凹部に第２反射部が規則に従って配置されている。
投影光Ｌｐａが凹部の第２反射部に入射し、その入射した方向に反射することから、例えば図８（ｃ）に示すように、反射スクリーン１００にドットで構成された文字、数字などが表示される。

これらの反射スクリーンに表示可能な文字、図形、絵柄、模様などを組み合わせて、ユーザーに必要な情報を提供することができる。例えば、製造社名、反射スクリーンの使用方法、反射スクリーンの種類、利用できるプロジェクターの型番、などの情報が投影光を利用して反射スクリーンに表示可能である。

以上、本実施形態の反射スクリーン１００は、スクリーン基板１０に形成された複数の凹部１１に、観察面１００ａの斜め方向から投射された投影光Ｌｐを反射する第１反射部１２と、一部の凹部１１の表面に観察面１００ａの法線方向から投射された投影光Ｌｐａを反射する第２反射部１３とを備えている。
第１反射部１２はスクリーン基板１０の観察面１００ａの斜め方向から投射された投影光Ｌｐを観察面１００ａの法線方向に反射し、近接型の反射スクリーンとして機能する。
また、第２反射部１３は観察面１００ａの法線方向から投射された投影光Ｌｐａを投射された側に反射する。そして、第２反射部１３を規則に従いスクリーン基板１０の凹部１１に配置することで、一つの凹部１１を一つのドットとし、文字、図形、絵柄、模様などを構成し、法線方向から投射された投影光Ｌｐａを反射させて、それぞれを表示することが可能である。
このようにして、通常用いられる投影光とは別の方向から入射する光を用いて、反射スクリーン１００に情報を表示することができ、ユーザーに必要な情報を付加することができる。

なお、凹部の形状は球状面を有するものであれば、実施形態で説明した半球状ではなく、半楕円球状、円錐状、扇型、またはこれらの組み合わせであってもよい。
また、第２反射部を形成する部分は反射スクリーンのどの部分であってもよい。
さらに、上記実施形態において、反射スクリーンの観察面に保護層、反射防止層を設けたが、これらの層を設けなくてもよい。

１０…スクリーン基板、１１…凹部、１２…第１反射部、１３…第２反射部、１５…光吸収面、１８…保護層、１９…反射防止層、２１…反射膜、２２…レジスト膜、２３…露光装置、２４…インクジェット装置、２５…金属インク、８０…台座、８２…プロジェクター、８４…第２反射部形成領域、１００…反射スクリーン、１００ａ…観察面。

Claims (4)

1. スクリーン基板の観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から前記観察面に向けて斜めに投射された投影光を、観察側に反射する反射スクリーンであって、
   前記スクリーン基板の垂直方向および水平方向に複数の凹部が形成され、
   前記凹部の内壁面に形成された前記観察面の法線に対して垂直方向にずれた方向から投射された投影光を前記観察面の法線方向に反射する第１反射部と、
   前記スクリーン基板において一部の前記凹部の内壁面に、前記観察面の法線方向から投射された投影光を投射された側に反射する第２反射部と、を備え、
   前記第２反射部が規則に従い前記スクリーン基板の前記凹部に配置されていることを特徴とする反射スクリーン。
2. 請求項１に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記凹部は球状面を有し、
   前記第２反射部は前記凹部の中央部に形成され、表面が平面であることを特徴とする反射スクリーン。
3. 請求項１または２に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記第２反射部を有する前記凹部を規則に従い配置することで、前記観察面の法線方向から投射された投影光が反射して文字、図形、絵柄、模様が表示されることを特徴とする反射スクリーン。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反射スクリーンにおいて、
   前記第２反射部を有する前記凹部が、前記スクリーン基板の上方側に形成されていることを特徴とする反射スクリーン。

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